Ізольований підвищуючий/знижуючий стабілізатор напруги 12 В 100 мА S21Z1F12

Цей підвищуючий/понижуючий напруги складається з ізольованого модуля перетворення постійного струму, розташованого між понижуючим (buck) стабілізатором на вході і підвищуючим (boost) стабілізатором на виході. Це дозволяє отримувати струм до 100 мА при вихідній напрузі 12 В або 300 мА при вихідній напрузі 5 В в широкому діапазоні вхідної напруги від 5.5 В до 36 В з гальванічною розв'язкою.

Код виробника: 5764, S21Z1F12

S21Z1F12 це підвищуюче-знижувальний стабілізатор напруги, який складається з ізольованого модуля DC-to-DC перетворювача Texas Instruments UCC33420RAQR, розташованого між знижуючим стабілізатором 5 В на вході і підвищує 100 мА при напрузі 12 В в широкому діапазоні вхідної напруги від 5.5 В до 36 В. Вихід 5 В мікросхеми UCC33420, що живить підвищує стабілізатор, також виведений на вихід, що дозволяє отримувати безперервний струм до 300 мА при відсутності споживання струму від джерела виходу 12 В (використання виходу 5 В зменшить доступний струм від виходу 12 В). На відміну від неізольованих стабілізаторів, земля на виході (GNDO) фактично незалежна від землі на вході (GNDI), що може бути корисним для запобігання контурним перешкодам і уникнення струмів заземлення, які можуть викликати непередбачувану поведінку системи або навіть призвести до пошкодження потенційно дорогих компонентів.

Блок-схема перетворювача напруги:

Характеристики:

• Вхідна напруга: від 5.5 В до 36 В (може працювати при напрузі до 4.6 В зі зменшеним вихідним струмовим навантаженням).
• Вихідна напруга:
  • 12 В (з точністю 4%), безперервний струм до 100 мА (при нульовому вихідному струмі 5 В).
  • 5 В (з точністю 4%), безперервний струм до 300 мА (при нульовому вихідному струмі 12 В).
• Гальванічна ізоляція між входом та виходом забезпечується за допомогою мікросхеми Texas Instruments UCC33420, яка має такі параметри ізоляції:
• Базовий рівень ізоляції 3000 В середньоквадратичного значення
• Максимальна робоча напруга ізоляції: 820 В середньоквадратичного значення.
• Додаткову інформацію див. у технічному описі UCC33420.
• Типовий струм спокою без навантаження: від 1 до 6 мА (див. графік струму спокою нижче).
• Типовий ККД: від 40% до 50%, залежно від вхідної напруги та навантаження (див. графік ККД нижче).
• Частота перемикання на вході (знижуючий перетворювач): ~1.1 МГц при великих навантаженнях.
• Частота перемикання вихідного сигналу: ~1.6 МГц при високих навантаженнях.
• При низьких струмах частота перемикання на вході та виході знижується для підвищення ефективності при малому навантаженні.
• Захист від перегріву: Вбудований
• Захист від неправильної полярності: Відсутня
• Розмір: 10.16 × 33.02 мм, сумісний із макетною платою, з кроком отворів 2.54 мм.

Відмінні знаки:

• Коди розробки друкованих плат: reg40с
• Інші позначення на друкованій платі: 0J16040

Роз'єми позначені на звороті друкованої плати і розташовані з кроком 2.54 мм уздовж країв плати для сумісності з безпайковими макетними платами, роз'ємами та іншими пристроями для прототипування, що використовують сітку 2.54 мм. Ви можете припаювати дроти або штирьові роз'єми 2.54 мм безпосередньо до плати. Примітка: штирові роз'єми не входять до комплекту поставки, але прямі та кутові штирьові роз'єми можна придбати окремо.

Типова ефективність:

ККД стабілізатора напруги, що визначається як (вихідна потужність)/(вхідна потужність), є важливим показником його продуктивності, особливо коли важливі термін служби батареї або тепловиділення. На графіку нижче показано ККД вихідної напруги VOUT (12 В) при різних вхідних напругах залежно від вихідного струму:

Зверніть увагу, що оскільки цей модуль складається з трьох послідовно з'єднаних стабілізаторів і включає ізольовану передачу живлення, його ККД становить менше 50%, що значно нижче, ніж у неізольованих імпульсних стабілізаторів напруги. ККД виходу 5 В трохи вище, оскільки він не проходить через заключний каскад, що підвищує, але він все ще нижче 60%.

Максимальний безперервний вихідний струм:

Нижче наведено типовий максимальний безперервний вихідний струм VOUT (12 В), який може забезпечити цей регулятор при кімнатній температурі без примусового повітряного потоку або тепловідведення.

Для виходу 5 В максимальний безперервний вихідний струм становить 300 мА. Зверніть увагу, що ці два виходи не є незалежними, оскільки обидва зрештою залежать від мікросхеми UCC33420, яка є обмежуючим фактором. При споживанні 100 мА від VOUT додатковий струм від виходу 5 В недоступний, а при споживанні 300 мА від виходу 5 В додатковий струм від VOUT також недоступний.

У процесі звичайної експлуатації цей виріб може нагріватися настільки, що може обпалити. Будьте обережні при користуванні цим виробом або іншими компонентами, що до нього підключені.

Струм спокою:

Струм спокою - це струм, який регулятор використовує лише для власного живлення. На графіку нижче показано залежність цього струму від вхідної напруги, включаючи напруги, що виходять за межі допустимого робочого діапазону пристрою:

Знижений вихідний струм при вхідній напрузі нижче 5.5 В:

Мінімальна вхідна напруга, що рекомендується, для цього стабілізатора становить 5.5 В, але він може працювати і при напрузі близько 4.6 В зі зменшеними вихідними струмами VOUT (12 В), як показано на графіку нижче:

Питання щодо коефіцієнта ізоляції та витоку струму через друковану плату:

Мікросхема UCC33420 забезпечує базову ізоляцію із заявленим виробником робочою напругою 820 В RMS. Корпус мікросхеми має зазор і витік струму більше 4.1 мм, але в друкованої платі під мікросхемою є виточений паз, який би відстань витоку струму 4.9 мм. Приблизне емпіричне правило свідчить, що незабруднені друковані плати FR4 повинні мати приблизно 1 мм витоку струму на кожні 100 RMS ізоляції. Зверніть увагу, що модуль регулятора не сертифікований за будь-яким конкретним стандартом безпеки.

Скачки напруги LC:

При подачі напруги на електронні схеми початковий стрибок струму може спричинити стрибки напруги, що значно перевищують вхідну напругу. Якщо ці стрибки перевищують максимальну напругу регулятора (36), регулятор може вийти з ладу. У тестах з типовими силовими проводами (тестові затискачі довжиною близько 30 дюймів) спостерігалися стрибки, що наближаються до 36, при вхідній напрузі близько 20 В. Джерела живлення або проводи з високою індуктивністю посилюють ці стрибки. Для придушення цих стрибків можна додати електролітичний конденсатор (33 мкФ & хороша відправна точка) поруч із регулятором між VIN і GNDI.

Посилання:

• Габаритна схема ізольованого підвищувально-знижуючого стабілізатора2 напруги1 мА
• 3D-модель 12-вольтової, 100-матоткової ізольованої ізоляції S21Z1F12
• Інструкція зі свердління для ізольованого стабілізатора напруги 12 В, 100 мА S21Z1F12
• Технічний опис мікросхеми TI UCC33420